便携式代步车关键机构的设计与研究

发布时间：2020-06-25 14:34

【摘要】：在老龄化和资源匮乏问题日益严重的当今社会,电动代步产品可以缓解老年人出行不便的问题,对提高老年人的生活质量以及缓解社会压力方面有极大作用,因此结合目前代步车存在的特点,设计一款具有实际价值的代步产品具有重要意义。本课题提出了一种可实现自动折叠的便携式代步车的设计方案,并利用多目标优化、有限元技术和廓线优化等方法对折叠机构、折叠车架和锁紧装置进行了优化设计,包括以下内容:(1)对老年人人体尺寸和需求进行分析,并根据相关标准确定了便携式代步车的设计参数。利用机构组合的方法完成了主要机构的方案设计,将各机构进行连接得到整车的初步方案,并建立了整车的三维模型。(2)基于多目标优化算法对车架所采用六连杆折叠机构进行了杆长优化。对折叠机构展开和折叠状态分别进行尺寸综合。建立折叠机构的优化模型,确定设计参数,以折叠程度最高为目标建立目标函数,根据功能要求和整车刚度等要求建立约束条件,采用MATLAB中多目标优化算法,计算得到最优结果,优化后的折叠高度降低了12%。(3)分析便携式代步车的使用工况和折叠车架的结构特征,对折叠车架进行了轻量化设计。利用AnsysWorkbench对折叠车架进行了静力学分析,基于优化设计理论和静力学分析结果,建立了折叠车架的优化模型,采用分步优化的方法对车架的各部分零件进行了结构尺寸优化,优化后折叠车架的质量减轻了28.4%,轻量化效果明显。(4)分析制动机构中锁紧装置存在的冲击问题,利用解析法对其进行优化设计。建立锁紧装置从动件的运动方程,针对装置存在的冲击问题,利用五次多项式曲线进行锁紧凸轮廓线优化。在ADAMS中对锁紧装置进行了运动仿真,验证优化结果。优化后从动件的加速度大幅减小,机构刚性冲击消除,同时发现这类锁紧装置存在运动不确定的现象并指出了出现的具体位置。通过上述的研究分析,为便携式代步车的折叠机构和锁紧装置的优化设计提供了一定参考。
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH112
【图文】：

不够便捷；美国 2018 年推出的四轮折叠式代步车通过连杆机构实现整车的自动折叠，折叠后的尺寸较小，如图1.1 所示，采用电磁制动，时速在 10km/h 以下，该车折叠简便，折叠时间短，其折叠机构的构件多，结构较复杂，价格较为昂贵。图 1.1 美国新型便携式代步车以色列的一款可折叠代步车[8]，折叠后的形状犹如行李箱，如图 1.2 所示，拖行方便，可放置在汽车后备箱等运输空间内，采用手动折叠，制动方式为电磁制动，时速在 10km/h 以下。该车采用的折叠机构在手动折叠时较为费力，并且该车的轮数为三轮，易出现侧翻，稳定性不够。

图 1.2 以色列便携式代步车的老龄化较为严重，其代步车的研究起步较早并且代步车的应现了很多其他种类的代步车，如太阳能电动车、越障四驱万向日本推出的一款可快速装拆的四轮代步车[9]，可拆分成三部分进，具有较强的越障性能，可以用手机进行操控，时速在 6km/h 以。该车的越障功能与手机操控功能较为先进，但其拆分式的折车的装拆对人的体力和拼装技术都有要求，价格也较为昂贵。

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本文编号：2729280